Voyager 2 obtiene una vida

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Los ingenieros de la NASA han ideado una estrategia de ahorro de energía para ganar más tiempo y más ciencia con las sondas Voyager, la nave espacial de más larga duración de la humanidad, a medida que continúan aventurándose en confines inexplorados del espacio interestelar.

Y el tiempo es esencial: las Voyager 1 y 2 han estado volando desde 1977, y sus fuentes de energía se han ido desvaneciendo gradualmente, poniendo en riesgo sus instrumentos. En el vasto abismo del espacio profundo, insondablemente lejos de nuestro sol, la energía solar no es viable. Es por eso que los ingenieros equiparon cada Voyager con un trío de generadores termoeléctricos de radioisótopos o RTG. Estos funcionan convirtiendo el calor de la descomposición del combustible de radioisótopos, el plutonio-238, en electricidad. Básicamente son baterías nucleares, y finalmente se están quedando sin energía, perdiendo unos predecibles 4 vatios por año. Si bien los Voyagers no necesitan ese poder para la propulsión, es esencial para su capacidad de recopilar lecturas científicas de partículas cargadas y campos magnéticos lejanos, hasta ahora, la única oportunidad que tiene la humanidad de muestrear esos datos en el espacio interestelar.

Hace un par de años, la NASA comenzó a explorar formas de mantener los instrumentos de las Voyagers funcionando el mayor tiempo posible. El primer paso, en 2019, fue comenzar a apagar los calentadores de los instrumentos científicos. Eso funciono; los dispositivos siguieron funcionando a pesar de que las temperaturas cayeron unos 50 grados centígrados, mucho más frías que las condiciones en las que se probaron. Pero aún no fue suficiente, por lo que a fines de marzo, un equipo de la NASA inició una estrategia de ahorro de energía en la Voyager. 2 que se sumerge en una reserva de energía destinada a proteger los sistemas de picos de voltaje.

Si bien esta estrategia deja a la nave más vulnerable, el riesgo de tales picos parece ser muy bajo, dice Suzanne Dodd, gerente del proyecto Voyager en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Suponiendo que todo salga bien, comenzarán una gestión de voltaje similar en la Voyager 1 a partir de este otoño. En total, Dodd cree que esto podría comprar la misión científica de las sondas unos años más. Voyager sigue siendo una misión de descubrimiento, dice, y cada dato que la nave espacial obtiene en el espacio interestelar es valioso. "Sigo asombrado por estas naves espaciales y por los ingenieros que encuentran formas inteligentes de operarlas", dice Dodd.

Ahora con 45 años, las Voyagers pasaron sus primeras dos décadas volando a través del sistema solar, tomando fotos de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno mientras pasaban a toda velocidad. La Voyager 1 también capturó la icónica fotografía del "punto azul pálido" de una Tierra diminuta y distante. A medida que avanzaban, continuaron capturando datos. Han sobrevivido durante mucho tiempo a sus predecesores, Pioneer 10 y 11, que fueron las primeras sondas en volar por los gigantes gaseosos pero cerraron hace más de 20 años. Ambos Voyagers han volado mucho más allá del cinturón de Kuiper, una región que alberga a Plutón y otros pequeños cuerpos helados. En 2012, la Voyager 1 abandonó la heliosfera, la burbuja protectora de partículas y campos magnéticos generados por el sol, más allá de la cual se encuentra el medio interestelar. Su gemelo siguió seis años más tarde, momento en el que ambos estaban oficialmente en territorio interestelar, navegando a 35,000 millas por hora hacia lo desconocido.

Hoy, la Voyager 1 está a 159 unidades astronómicas de casa, y la Voyager 2 está a 133 AU, viajando en una dirección diferente. (1 AU es la distancia entre la Tierra y el sol, o alrededor de 93 millones de millas). La nave espacial seguramente muestra signos de envejecimiento: el equipo se ocupó de los problemas de telemetría en la Voyager 1 el año pasado, pero los caballos de batalla cósmicos continúan.

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No es raro que las misiones de la NASA superen con creces su vida útil esperada y que se les concedan extensiones después de lograr sus objetivos principales. El rover Opportunity Mars rodó durante casi 15 años, en lugar de tres meses. El orbitador Cassini centrado en Saturno, que la NASA operó en colaboración con la Agencia Espacial Europea, perseveró durante 20 años en lugar de cuatro. Pero los Voyagers seguramente se llevarán el pastel cósmico. Si la táctica de conservación de energía del equipo de Dodd funciona, los dos podrían alcanzar la edad sin precedentes de 50 años, con un "objetivo amplio" de alcanzar las 200 AU alrededor del año 2035.

Pero esto requerirá sacrificar los instrumentos científicos uno por uno.

La Voyager 2 todavía tiene cinco instrumentos funcionando: un magnetómetro, un detector de ondas de plasma, un experimento científico de plasma, un detector de rayos cósmicos y un detector de partículas cargadas de baja energía. Los primeros dos solo requieren alrededor de 2 W para funcionar, y sus componentes electrónicos están en el cuerpo de la sonda, por lo que probablemente serán los últimos en apagarse. Los otros están alojados en la botavara de la nave, donde hace mucho frío, y usan entre 3 y 5 vatios cada uno, por lo que apagar cada uno de ellos compraría otro año de vida.

El espacio interestelar puede parecer completamente vacío, pero no lo está: todavía hay partículas solares y fenómenos magnéticos para estudiar. "Cuanto más nos alejamos del sol, más interesante se vuelve porque realmente no sabemos qué podemos encontrar. Y tener dos naves espaciales Voyager es como ver a través de binoculares", dice Linda Spilker, científica del proyecto Voyager en JPL. Por ejemplo, los astrofísicos esperaban que fuera de la heliosfera, el campo magnético del sol rotaría lentamente en la dirección del medio interestelar, y las Voyagers podrían rastrearlo. Pero todavía no han visto tal rotación, dice Spilker, lo que sugiere que los modelos de los campos magnéticos deben actualizarse.

La nave espacial también ha utilizado sus instrumentos para estudiar material interestelar y detectar la radiación de un estallido de rayos gamma deslumbrantemente brillante en otra galaxia en octubre pasado.

Las misiones basadas en sondas más nuevas aprovecharán la ciencia solar en curso de la Voyager. Ya en 2025, la NASA planea lanzar la sonda de aceleración y mapeo interestelar (IMAP) para estudiar la heliosfera. Las Voyagers ya se encuentran fuera de la heliosfera, por lo que las mediciones de las sondas distantes se pueden comparar con las de la nueva mucho más cercana. "Tener a las Voyagers allí durante IMAP será realmente maravilloso. Mientras vemos imágenes con IMAP, las Voyagers también realizarán mediciones valiosas localmente", dice David McComas, físico de Princeton que dirige la colaboración IMAP. Él lo compara con los médicos que toman una tomografía computarizada del cerebro de una persona para obtener un panorama general, además de una biopsia para obtener información detallada.

Los Voyagers aún no han terminado, pero ya tienen un legado impresionante. Eso incluye la sonda New Horizons de la NASA, que se deslizó por Plutón en 2015. Ahora, a 55 UA de la Tierra, esa nave espacial está sondeando el borde de la heliosfera con sensores más nuevos y mejores que los que tienen los Voyagers, y ya ha tomado imágenes de objetos. que ni siquiera se había descubierto cuando se lanzaron las Voyagers, como las lunas de Plutón y un objeto del Cinturón de Kuiper llamado Arrokoth. "Para todos nosotros en New Horizons, el equipo Voyager, son nuestros héroes", dice Alan Stern, investigador principal de la colaboración y científico planetario en el Southwest Research Institute. New Horizons es la única otra sonda distante hecha por humanos que sigue en funcionamiento, y podría durar hasta 2050, dice Stern. El equipo ahora está buscando un nuevo objetivo para un sobrevuelo.

Inspirados por el tremendo éxito de las Voyagers, los ingenieros ya están diseñando conceptos de naves espaciales de próxima generación, como aquellas que podrían ser impulsadas por láseres y velas de luz y que algún día podrían llegar a nuestro entorno interestelar más rápido y más lejos que las sondas de la década de 1970. ¿Qué consejo deberían obtener de la larga y saludable vida de los Voyagers? Primero, dice Dodd, es útil tener mucho combustible y sistemas redundantes, porque incluso los instrumentos robustos fallan eventualmente. Y es importante transmitir el conocimiento, dice, en caso de que la nave sobreviva a la generación de ingenieros que la diseñó.